package com.leetcode.algorithm.y19.m03;

import com.leetcode.algorithm.common.TreeNode;

/**
 * leetcode-cn.com
 * (done)701. 二叉搜索树中的插入操作
 * (done)450. 删除二叉搜索树中的节点
 * (done)1008. 先序遍历构造二叉树
 */
public class MySolution0315 {
	
	/**
	 * 701. 二叉搜索树中的插入操作
	 * 
     * 给定二叉搜索树（BST）的根节点和要插入树中的值，将值插入二叉搜索树。 返回插入后二叉搜索树的根节点。 保证原始二叉搜索树中不存在新值。
     * 注意，可能存在多种有效的插入方式，只要树在插入后仍保持为二叉搜索树即可。 你可以返回任意有效的结果。
     * 例如, 
     * 
     * 给定二叉搜索树:
     * 
     *         4
     *        / \
     *       2   7
     *      / \
     *     1   3
     * 
     * 和 插入的值: 5
     * 你可以返回这个二叉搜索树:
     * 
     *          4
     *        /   \
     *       2     7
     *      / \   /
     *     1   3 5
     * 或者这个树也是有效的:
     * 
     *          5
     *        /   \
     *       2     7
     *      / \   
     *     1   3
     *          \
     *           4
	 * @param root
	 * @param val
	 * @return
	 */
	public TreeNode insertIntoBST(TreeNode root, int val) {
		TreeNode keyNode = new TreeNode(val);
		if (root == null) {
			return keyNode;
		}
		TreeNode cur = root;
		TreeNode pre = null;
		while (cur != null && cur.val != val) {
			pre = cur;
			if (cur.val > val) {
				cur = cur.left;
			} else if (cur.val < val) {
				cur = cur.right;
			}
		}
		if (cur == null) {
			if (pre.val > val) {
				pre.left = keyNode;
			} else if (pre.val < val) {
				pre.right = keyNode;
			}
		}
		return root;
	}
	
    /**
     * 450. 删除二叉搜索树中的节点
     * 
     * 给定一个二叉搜索树的根节点 root 和一个值 key，删除二叉搜索树中的 key 对应的节点，并保证二叉搜索树的性质不变。返回二叉搜索树（有可能被更新）的根节点的引用。
     * 一般来说，删除节点可分为两个步骤：
     * 首先找到需要删除的节点；
     * 如果找到了，删除它。
     * 说明： 要求算法时间复杂度为 O(h)，h 为树的高度。
     * 
     * 示例:
     * 
     * root = [5,3,6,2,4,null,7]
     * key = 3
     * 
     *     5
     *    / \
     *   3   6
     *  / \   \
     * 2   4   7
     * 
     * 给定需要删除的节点值是 3，所以我们首先找到 3 这个节点，然后删除它。
     * 
     * 一个正确的答案是 [5,4,6,2,null,null,7], 如下图所示。
     * 
     *     5
     *    / \
     *   4   6
     *  /     \
     * 2       7
     * 
     * 另一个正确答案是 [5,2,6,null,4,null,7]。
     * 
     *     5
     *    / \
     *   2   6
     *    \   \
     *     4   7
     * @param root
     * @param key
     * @return
     */
	public TreeNode deleteNode2(TreeNode root, int key) {
		if (root == null) {
			return null;
		}
		TreeNode cur = root; // 待删除结点
		TreeNode prev = null; // 待删除结点的双亲结点
		String childTag = ""; // 用于标示待删除结点，是根结点(childTag="")，还是其双亲结点的左孩子(childTag="left")或者右孩子(childTag="right")
		while (cur != null && cur.val != key) {
			prev = cur;
			if (cur.val > key) {
				cur = cur.left;
				childTag = "left";
			} else if (cur.val < key) {
				cur = cur.right;
				childTag = "right";
			}
		}
		if (cur == null) { // 没找到
			return root;
		}

		TreeNode subTreeRoot = null; // 用于标示待删除结点子树删除结点之后的新子树
		if (cur.left != null && cur.right != null) {
			// 既有左孩子，也有右孩子
			// 以左孩子作为新的根结点，右孩子附加到左孩子的最右右子树上
			subTreeRoot = cur.left;
			TreeNode tmp = cur.left;
			while (tmp.right != null) {
				tmp = tmp.right;
			}
			tmp.right = cur.right;
		} else {
			subTreeRoot = cur.left == null ? cur.right : cur.left;
		}
		if ("left".equals(childTag)) {
			prev.left = subTreeRoot;
		} else if ("right".equals(childTag)) {
			prev.right = subTreeRoot;
		} else if ("".equals(childTag)) {
			// 删除的是根结点
			root = subTreeRoot;
		}
		return root;
	}

	public TreeNode deleteNode(TreeNode root, int key) {
		if (root == null) {
			return null;
		}
		TreeNode keyNode = null; // key对应的结点
		TreeNode parentNode = null; // keyNode的父结点
		TreeNode cur = root;
		while (cur != null && cur.val != key) {
			parentNode = cur;
			if (cur.val > key) {
				cur = cur.left;
			} else if (cur.val < key) {
				cur = cur.right;
			}
		}
		keyNode = (cur == root && cur.val != key) ? null : cur;
		if (keyNode == null) {
			// 没找到待删除的结点
			return root;
		}

		TreeNode newKey = null; // 用来替换待删除的结点
		if (keyNode.left == null || keyNode.right == null) {
			// 待删除的结点 只有左孩子结点 或者 只有右孩子结点 或者 没有孩子结点 的情况 : 以孩子结点替换待删除的结点
			newKey = keyNode.left == null ? keyNode.right : keyNode.left; // childNode为keyNode的孩子结点，可能为null
		} else {
			// 待删除的结点 有左孩子和右孩子
			// 以左孩子的最大结点替换掉待删除的结点
			cur = keyNode.left;
			TreeNode pre = null;
			while (cur.right != null) {
				pre = cur;
				cur = cur.right;
			}
			newKey = cur;
			if (pre != null) {
				pre.right = null; // 找到了左孩子的最大结点,解除其与父结点的关系
			}
			newKey.right = keyNode.right; // keyNode的right孩子结点作为maxLeft的右孩子

			cur = newKey;
			while (cur != keyNode.left && cur.left != null) {
				cur = cur.left;
			}
			if (cur != keyNode.left) {
				cur.left = keyNode.left; // keyNode的left孩子结点作为 maxLeft的最左孩子
			}
		}
		if (parentNode == null) {
			return newKey;
		} else if (parentNode.val < key) {
			// 待删除的结点为parentNode的右孩子结点
			parentNode.right = newKey;
		} else if (parentNode.val > key) {
			parentNode.left = newKey;
		}
		return root;
	}

    /**
     * 1008. 先序遍历构造二叉树
     * 
     * 返回与给定先序遍历 preorder 相匹配的二叉搜索树（binary search tree）的根结点。
     * (回想一下，二叉搜索树是二叉树的一种，其每个节点都满足以下规则，对于 node.left 的任何后代，值总 < node.val，而 node.right 的任何后代，值总 > node.val。此外，先序遍历首先显示节点的值，然后遍历 node.left，接着遍历 node.right。）
     * 
     * 示例：
     * 
     * 输入：[8,5,1,7,10,12]
     * 输出：[8,5,10,1,7,null,12]
     * 
     * 提示：
     * 
     * 1 <= preorder.length <= 100
     * 先序 preorder 中的值是不同的。
     * @param preorder
     * @return
     */
	public TreeNode bstFromPreorder(int[] preorder) {
		return bstFromPreorder(preorder, 0, preorder.length);
	}

	private TreeNode bstFromPreorder(int[] preorder, int fromIdx, int toIdx) {
		if (fromIdx >= toIdx) {
			return null;
		}
		TreeNode root = new TreeNode(preorder[fromIdx]);
		int i = fromIdx + 1;
		for (; i < toIdx; i++) {
			if (preorder[i] >= preorder[fromIdx]) {
				break;
			}
		}
		root.left = bstFromPreorder(preorder, fromIdx + 1, i);
		root.right = bstFromPreorder(preorder, i, toIdx);
		return root;
	}
}
